Закон Гесса |
Внутренняя энергия и энтальпия являются |
функциями состояния. Поэтому их изменение |
зависит только от начального и конечного состояний |
системы, но не зависит от того, как именно |
конечное состояние было получено. Этот принцип, |
именуемый законом Гесса, можно сформулировать |
так: |
Тепловой эффект реакции зависит только от |
начального и конечного состояний вещества, но не |
зависит от промежуточных стадий процесса. |
Закон Гесса |
Закон Гесса можно использовать для определения |
энтальпий реакций, прямое экспериментальное |
определение которых невозможно, из стандартных |
энтальпий образования или сгорания. |
H°298 (реакции) = [ H°обр,298 (продукты)] – |
[ H°обр,298 (реагенты)] |
Т.е. стандартная мольная энтальпия любой реакции |
равна сумме стандартных мольных энтальпий |
образования продуктов минус сумма стандартных |
мольных энтальпий образования реагентов. Это |
очень часто используемая математическая |
формулировка закона Гесса. |
Энтропия |
Энтропия (S) – это мера неупорядоченности |
системы. Энтропия тем больше, чем менее |
упорядочена система, т.е. чем большим количеством |
способов можно это состояние реализовать. |
Энтропия связана с количество микросостояний, |
которым можно реализовать макросостояние |
системы: S = k ln W. Учет энтропии важен для |
предсказания, какие процессы (реакции) будут |
протекать самопроизвольно. |
Второй закон |
термодинамики |
Второй закон термодинамики утверждает, что все |
самопроизвольно протекающие процессы |
сопровождаются увеличением суммарной энтропии |
системы и окружения. Это означает, что в любой |
изолированной системе происходит постоянное |
увеличение беспорядка с течением времени. |
Sполн > 0, где Sполн = Sсист + Sокр |
Энтропия - это функция состояния. Поэтому можно |
ввести стандартные мольные энтропии веществ в |
стандартном состоянии S°298, аналогично |
стандартным мольным энтальпиям образования. |
Энергия Гиббса
Чтобы судить о возможности самопроизвольного протекания процесса надо учитывать два фактора:
1)все системы стремятся к минимуму энергии;
2)все системы стремятся к максимуму энтропии.
Оказалось, что можно ввести термодинамическую функцию состояния, которая учитывает оба этих фактора. Такой функцией для процессов, протекающих при постоянных давлении и температуре является энергия Гиббса (G).
G = H – TS
Критерий самопроизвольного протекания |
процесса в неизолированной системе |
Изменение энергии Гиббса в ходе такой реакции |
будет равно: |
G = H – T S |
По второму закону термодинамики |
Sполн > 0, где Sполн = Sсист + Sокр = Sсист - H/T. |
Помножим обе части этого уравнения на T. |
T Sполн = T Sсист - H = - G > 0 |
Таким образом, критерием самопроизвольного |
протекания процесса в неизолированной системе при |
постоянных давлении и температуре является |
(- G > 0), т.е. G < 0 |